Biolog­a de Suelos: Un Recurso Esencial para la ... •Disponibilidad de...

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  • Biologa de Suelos: Un Recurso Esencial para la Agricultura Sostenible

    Steven Fonte Universidad de California, Davis

  • Que es el Suelo?

    Composicin de un Suelo Comn

    Espacio/poros 40-60%

    Parte solido ~ 50%

    Minerales ~ 45% Aire ~ 20-30%

    Agua ~ 20-30%

    Materia orgnica ~ 5%

  • v

    Macroporos (>75m)

    Mesoporos (30-75m)

    Microporos (

  • Biodiversidad de los Suelos

    Quienes viven en el suelo?

  • Tree of Life Web Project http://tolweb.org/tree/phylogeny.html

    Tabla 1: Numero estimado de especias de plantas y organismos de suelo organizado

    segn su tamao (modificado de Wall et al., 2000)

    Biodiversidad de los Suelos

  • Biodiversidad de los Suelos

    Barrios (2007) Tamao

  • Microrganismos del Suelo (microflora)

    Bacteria - rhizobia - actinobacteria - Ralstonia solanacearum Fung/hongos - micorriza - trichoderma

  • Sylvia et al, 2004

    3 Dominios Archaea

    Bacteria

    Eucarya

    Microrganismos del Suelo

  • Nematodos

    caros

    Colembola

    Micro- y Mesofauna del Suelo

    Tardigrada

    Rotifera

    http://images.google.hn/imgres?imgurl=http://www.levitated.net/notes/ECC/images/nematode.jpg&imgrefurl=http://www.levitated.net/notes/ECC/&h=376&w=500&sz=35&hl=es&start=6&um=1&tbnid=hrBGJ5xWz5iQWM:&tbnh=98&tbnw=130&prev=/images?q=nematode&svnum=10&um=1&hl=es&lr=&sa=Nhttp://images.google.hn/imgres?imgurl=http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/images/ATLAS83_LR.jpg&imgrefurl=http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/arthropods.html&h=727&w=720&sz=221&hl=es&start=4&um=1&tbnid=0ah2Ey4tbG_m-M:&tbnh=141&tbnw=140&prev=/images?q=soil+mites&svnum=10&um=1&hl=es&lr=http://images.google.hn/imgres?imgurl=http://web.uvic.ca/~canopy/Pics/Collembola.png&imgrefurl=http://web.uvic.ca/~canopy/&h=1000&w=1450&sz=887&hl=es&start=9&um=1&tbnid=1-w-xqm7ZzAkoM:&tbnh=103&tbnw=150&prev=/images?q=collembola&svnum=10&um=1&hl=es&sa=G

  • Macrofauna del Suelo

    = Invertebrados que se puede ver sin magnificacin (>2mm)

    Cortesa de P. Lavelle

  • - Races pueden tener una arquitectura diversa y representan una gran parte de la planta

    - Plantas son productoras primarias => contribuyen residuos orgnicos (races, hojas,) = base de energa fundamental en el suelo

    Plantas

  • Miles de especias de fauna

    Hasta millones individuos de micro- y mesofauna

    Miles de individuos de macrofauna de 15 ordenes

    La Vida en un m2

    Cortesa de P. Lavelle

  • Apoyada por la formacin de diversos hbitats que existen en varias escalas - asociadas con la disponibilidad de recursos (ej. carbono, nutrientes, agua, oxigeno, proteccin contra enemigos, microclima, etc.)

    Biodiversidad de los Suelos

  • Qu hacen estos organismos?

    y por qu nos importan?

    Funcin Biolgica del Suelo

  • Supresin de

    plagas (MIP)

    Formacin a la

    estructura de

    suelo

    Filtrar nutrientes y

    contaminantes excesivos

    Apoyo a plantas y

    animales por el

    mutualismo

    Regular y reciclar

    nutrientes para el uso

    de las plantas

    Fuente/

    GEI

    Biodegradacin

    de pesticidas

    Descomposicin

    Fijacin de

    nitrgeno

    Formacin

    de MOS

    Almacenamiento

    de carbono

    Apoyo a la digestin

    y inmunidad humana

    Servicios Ecosistmicos

  • Servicios Ecosistmicos

    Reciclaje de Nutrientes: descomposicin de residuos y conversin en nutrientes disponibles

    Provisin de Nutrientes: fijacin N, solubilizacin de P,

    Estabilizacin de Materia Orgnica: produccin de material orgnica estable en el suelo, proteccin en agregados, incorporacin de residuos

    Regulacin de Estructura del Suelo: agregacin, aeracin del suelo, formacin de macroporosidad

    Defensa de Plantas y Incremento de Crecimiento: biocontrol, competir con (y destruir) microbios dainos, produccin de hormonas benficas

    NRCS

    http://images.google.hn/imgres?imgurl=http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/images/ATLAS83_LR.jpg&imgrefurl=http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/arthropods.html&h=727&w=720&sz=221&hl=es&start=4&um=1&tbnid=0ah2Ey4tbG_m-M:&tbnh=141&tbnw=140&prev=/images?q=soil+mites&svnum=10&um=1&hl=es&lr=

  • Son plagas de nuestros cultivos (ej. gorgojo de los andes) y enfermedades de las seres humanas (ej. E. coli)

    Microbios y malezas pueden competir para nutrientes y agua con los cultivos

    Produccin de gases del efecto invernadero

    Otros efectos negativos

    Des-servicios

    => Hay que pensar en manera holstica y tomar en cuenta que todo est interrelacionado

  • Red Alimentaria del Suelo

    Residuos Orgnicos (Detritus)

    Descomponedores

    Consumidores Primarios

    Consumidores Secundarios (Omnvoros y Depredadores)

    Modified from Barrios, 2007 (from Hunt et al, 1987)

  • Ingenieros Ecosistmicos (del Suelo)

    = Organismos que modifican o construyen su propio hbitat (y lo de otros organismos) y tienen efectos directos e indirectos sobre muchas funciones del suelo

  • Ingenieros Estructurando el Suelo

    Termitas Hormigas Lombrices

  • Ingenieros del Suelo

    Tienen grandes impactos sobre:

    Infiltracin y la dinmica de agua

    Disponibilidad de nutrientes en el suelos

    Dinmica y estabilizacin de materia orgnica en el suelo

    Creacin de hbitat para otros organismos

    Regulacin de la vida microbiana

    Productividad de los cultivos

  • Estudio de Caso: Lombrices en el Sistema Agroforestal Quesungual

    Honduras

    El Salvador

    Nicaragua

    Guatemala

  • Tala y Quema (Slash and Burn)

    Sistema Agroforestal Quesungual

    Cortesa de L.A. Welchez

  • Agroforesteria vs. Tradicional

    Tala y Quema Sistema

    Quesungual Adaptada de M. Rivera (2008)

    Alta cantidad de residuos Perturbacin mnima del

    suelo (no quema y sin labranza)

    Mantenimiento de alta abundancia y diversidad de arboles.

  • Quesungual apoya alta nivel de actividad de macrofauna

    Rousseau et al. (2013) Ecol. Indic.

    Impactos Sobre la Actividad Biolgica

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    SecondaryForest

    Quesungual Slash & Burn

    Fre

    sh B

    iom

    ass

    (g m

    -2)

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    SecondaryForest

    Quesungual Slash & Burn Silvopastoral

    Ind

    ivid

    ual

    s m

    -2

    Biomasa Lombrices (Honduras)

    Abundancia Macrofauna (Nicaragua)

    a

    ab

    b

    ab

    a

    b

    b

    Fonte et al. (2010) Geoderma

  • 1600

    1700

    1800

    1900

    2000

    2100

    Control Mulch Control Mulch

    Me

    an W

    eig

    ht

    Dia

    me

    ter

    (um

    )

    Fonte and Six (2010) Ecol. Appl.

    Lombrices y Estructura del Suelo

    Residuos mejoran la estructura del suelo, pero solo en la presencia de lombrices

    Sin Lombriz Con Lombrices

    Agregacin de Suelos

    Residuo x Lombriz Interaccin P = 0.005

  • Dinmica de Agua y Erosin

    -40

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40W

    ate

    r M

    ove

    me

    nt

    mm

    hr-

    1 Run Off

    Infiltration

    Quesungual Slash & Burn

    Movimiento de Agua

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    Year 1 Year 2 Year 3

    Mg

    soil

    ha-

    1 Slash & Burn

    Quesungual

    Secondary Forest

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    Quesungual Slash & Burn

    Ava

    ilab

    le W

    ate

    r (m

    3 m

    -3)

    Almacenamiento de Agua

    Perdida de Suelo (Erosin)

    b

    a

    b b b

    a

    b

    Adaptada de M. Rivera (2008)

  • Servicios de Agua y Control de Erosin

    Suelo con buena cobertura y drenaje

    Suelo desnudo, compactado, y con mal drenaje

    La cobertura del suelo, la agregacin, y las lombrices afectan la infiltracin, erosin y el agua disponible para los cultivos

    erosin

  • Los Lombrices Aumentan el Crecimiento de las Plantas

    * 75% de los casos + 70% en promedio

    Mecanismos: Aeracin del suelo

    Nutrientes

    Microflora simbitica

    Proteccin de parsitos

    Hormonas

    Bixa orellana

    Sin lombrices

    Con lombrices Cortesa de P. Lavelle

  • Absorcin/fijacin N

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    Control +Lime Control +Lime

    mg

    N m

    icro

    cosm

    -1

    P = 0.02

    Uso ms eficaz de las enmiendas del suelo

    Adiciones de cal solo aumentan el contenido N y P en la planta cuando estn presentes las lombrices.

    Fonte et al. (in prep)

    Sin Lombriz +Cal

    Con Lombriz + Cal

    Frijol comn (Phaseolus vulgaris)

    Sin Lombriz Con Lombriz

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    3.5

    Control +Lime Control +Lime

    mg

    P m

    icro

    cosm